Как да изберем сферичен винт за Z-ос на 3D принтер

В системата за движение на 3D принтер оста Z обикновено не изисква същата висока скорост като осите X и Y. Той обаче има пряко влияние върху стабилността на машината, повдигането на леглото, консистенцията на слоя и дългосрочната{2}}производителност на печат.

Ако печатащото легло не се движи плавно, ако голяма нагрята платформа се накланя по време на повдигане или ако структурата на оста Z- не е достатъчно твърда, крайното качество на печат може да бъде засегнато.

Много настолни DIY 3D принтери използват водещ винт T8 по оста Z. Това е просто и ценово-ефективно решение за малки принтери с малко натоварване и кратък път. Но когато принтерът стане по-голям, отопляемото легло стане по-тежко или машината се използва за индустриален печат или хибридна обработка, стандартният водещ винт T8 може да започне да показва ограничения в твърдостта, ефективността, гладкостта и -дългосрочната стабилност.

В тези случаи сферично-винтовият винт става по-практичен вариант за системата за повдигане на оста Z-. Това не е необходима надстройка за всеки 3D принтер, но може да бъде по-добър избор за системи с оста Z-, които изискват по-голям капацитет на натоварване, по-плавно вертикално движение, по-дълъг ход и персонализирана обработка на края.

Това ръководство обяснява основната функция на осите X, Y и Z в 3D принтер, защо сферичните винтове се разглеждат по-често за оста Z вместо за осите X/Y, как да избирате между водещ винт и сферичен винт и как да изберете правилния сферичен винт за оста Z на 3D принтер въз основа на диаметър, ход, тип гайка, ход и обработка на края.

Какво правят осите X, Y и Z в 3D принтер?

3D принтерът се движи в три основни посоки: оста X, оста Y и ос Z.

• Theос Xобикновено се отнася за движение наляво-и-надясно. Той контролира позицията на печатащата глава или дюзата в хоризонтална посока.
• TheY особикновено се отнася за движение отпред-и-отзад. В зависимост от структурата на принтера, той може да движи печатащата глава, леглото или част от порталната система.
• TheZ оссе отнася за вертикално движение. Той контролира движението-нагоре и-надолу на печатащата глава, отопляемото легло, платформата или портала.

С прости думи, осите X и Y формират формата на всеки отпечатан слой, докато оста Z контролира височината между слоевете. По време на печат дюзата се движи в равнината X/Y, за да създаде един слой. След като този слой е завършен, оста Z се премества с една височина на слоя и започва следващият слой.

Тази разлика също така обяснява защо трите оси често използват различни структури на движение. Осите X и Y обикновено се нуждаят от бързо, леко и отзивчиво движение. Оста Z обикновено се движи по-бавно, но трябва да остане стабилна и може да се наложи да носи повече тежест.

Поради това осите X/Y и оста Z често са проектирани с различни методи на предаване.

Защо сферичните винтове не се използват често на X/Y осите

Сферичните винтове могат да се използват по осите X и Y в някои специални машини, но те не са обичайният избор за повечето FDM 3D принтери. В много настолни принтери или принтери „Направи си сам“ осите X/Y използват ремъци за задвижване на движение, заедно с гладки пръти, линейни валове или линейни водещи релси за насочване.

Тази точка е важна: гладките пръти или линейните направляващи релси осигуряват насочване, докато ремъците осигуряват действителното движение на задвижването. Пръчките или релсите поддържат движещите се части по права траектория. Двигателят и ремъчната система създават движението.

Има няколко причини, поради които сферичните винтове обикновено не се предпочитат за X/Y осите на обикновените 3D принтери.

Първо, осите X и Y изискват висока скорост и често ускорение. Печатащата глава променя посоката си много пъти по време на всеки слой. По-леката трансмисионна система помага на машината да реагира по-бързо. Ремъчната трансмисия е по-лека и по-подходяща за този вид повтарящи се движения с висока-скорост.

Второ, дълъг сферичен винт, въртящ се с висока скорост, може да бъде ограничен от критична скорост, вибрации и точност на монтажа. Ако винтът е дълъг и оста се движи бързо, винтът може да генерира шум, вибрации или нежелани грешки при движение, освен ако цялата конструкция не е проектирана много внимателно.

Трето, коланите вече са достатъчни за много приложения за FDM печат. За настолни принтери, принтери „Направи си сам“ и много дизайни на CoreXY, ремъците предлагат добър баланс между скорост, цена и гъвкавост при инсталиране.

Поради тази причина обща структура в много 3D принтери е:

X/Y оси: гладки пръти или линейни водещи релси за насочване и ремъци за задвижващо движение.

Това е и причината сферичните винтове да се обсъждат по-често за оста Z, отколкото за осите X или Y в приложенията за 3D принтери.

Защо оста Z често използва водещи винтове или сферични винтове

Оста Z работи по различен начин от осите X и Y. Обикновено не се нуждае от бързо движение напред-и-назад. Основната му задача е да движи леглото, платформата, печатащата глава или портала нагоре и надолу, като същевременно поддържа стабилна височина на всеки слой.

В много 3D принтери оста Z поддържа отопляемото легло, платформата за печат, греда по оста X- или дори цялата структура на портала. Скоростта на движение обикновено е ниска, но стабилността, товароносимостта и повтаряемото вертикално движение са важни.

Ето защо оста Z често използва този вид структура:

гладки пръти или линейни водещи релси за насочване и водещ винт или сферичен винт за повдигащо движение.

Както водещите винтове, така и сферичните винтове преобразуват въртеливото движение от мотор в линейно движение. Разликата е в това как взаимодействат гайката и винтът. Оловният винт работи главно с плъзгащо триене. Сферичният винт работи с въртящ се контакт чрез рециркулиращи топки.

За много настолни 3D принтери вече е достатъчен водещ винт T8. За по-големи принтери, по-тежки легла, по-дълъг ход на оста Z- или по-взискателни механични системи, сферично-винтовият винт може да осигури по-добра ефективност, по-плавно движение и по-добра дългосрочна-производителност.

Ето защо много потребители, които търсят сачмен винт за 3D принтер, всъщност се фокусират върху структурата за повдигане на оста Z-.

Водещ винт или сферичен винт: Кое е по-добро за Z-ос на 3D принтер?

Изборът между водещ винт и сферичен винт не трябва да се основава само на това кой изглежда по-прецизен. Това трябва да зависи от действителната конструкция на машината, натоварването, пътуването, разходите и изискванията за стабилност.

Ходовият винт T8, наричан още трапецовиден водещ винт, е често срещан избор за много Z оси на DIY 3D принтер. Той е прост, достъпен, лесен за инсталиране и често има по-добро само-заключващо се поведение. За малки настолни принтери водещият винт обикновено може да осигури достатъчно производителност при вертикално движение.

Сферичният винт има по-висока ефективност на предаване, по-ниско триене и по-плавно движение. Той е по-подходящ за системи с ос Z- с по-тежки натоварвания, по-дълъг ход или по-високи изисквания за стабилност.

Въпреки това сферичният винт също струва повече и изисква по-добро подравняване, подходящи опорни елементи, подходяща обработка на края и редовно смазване.

По-долу е показано просто ръководство за избор:

Не е необходим сферичен винт за всеки 3D принтер. За малки и леки настолни принтери може да е повече от необходимо. Но когато натоварването по оста Z- стане по-тежко, пътуването стане по-дълго, платформата стане по-широка или машината е по-близо до промишлено оборудване, предимствата на сачмено-винтовия винт стават по-значими.

Накратко:

Ходовият винт е подходящ за ниско{0}}разходни, леки-натоварвания, настолни Z-системи с ос. Сферичният винт е по-подходящ за тежко-натоварване, голям-формат, дълъг-ход или индустриални системи с Z-ос.

Как да изберем сферичен винт за Z-ос на 3D принтер

След като решите, че оста Z се нуждае от сферичен винт, следващият въпрос не е просто "кой сферичен винт е най-добрият?" По-добрият въпрос е:кой сферичен винт отговаря на действителната структура на принтера?

При избора на сферичен винт за ос Z на 3D принтер, най-важните фактори са диаметър, ход, тип гайка, обща дължина, ефективен ход и крайна обработка.

Изберете диаметър въз основа на натоварването на ос Z-

Диаметърът на сферичния винт влияе върху твърдостта, товароносимостта и устойчивостта на огъване. По-големият диаметър обикновено осигурява по-добра твърдост, но също така увеличава разходите, теглото и изискванията за пространство.

За оста Z на 3D принтер не винаги е по-добре да изберете най-големия винт. Диаметърът трябва да съответства на теглото на леглото, размера на платформата, твърдостта на рамката и дължината на движение.

По-долу е показана обща справка:

За малък принтер „направи си сам“ сферичен винт 1204 може вече да е достатъчен.
За среден или голям 3D принтер сферичен винт 1605 често е практичен и балансиран вариант.
За тежко отопляемо легло, широка платформа или промишлена машина могат да се вземат предвид размери 2005, 2010 или по-големи.

За много средни и големи 3D принтерни системи по Z-ос, сферичен винт 1605 е често срещан избор, тъй като предлага добър баланс между твърдост, контрол, цена и възможност за инсталиране.

Изберете водещия въз основа на изискванията за движение

Оловото означава колко далеч се движи гайката, когато винтът се завърти с един пълен оборот.

Например:

• 1204 сачмен винт: 12 mm диаметър, 4 mm повод
• 1605 сачмен винт: 16 мм диаметър, 5 мм повод
• 1610 сачмен винт: 16 мм диаметър, 10 мм повод
• 2005 сачмен винт: 20 mm диаметър, 5 mm повод

За оста Z на 3D принтер много високата скорост обикновено не е основното изискване. Стабилността, контролируемостта и последователността на слоевете са по-важни.

По-малък повод осигурява по-фино движение и по-висока механична разделителна способност. По-добре е за стабилно повдигане и контролирано вертикално движение. По-големият повод позволява по-бързо движение, но може да изисква повече въртящ момент на двигателя и по-внимателен контрол.

За избор на ос Z- следната логика обикновено е практична:

• 4 mm или 5 mm повод: по-добре за стабилно повдигане на ос Z-
• 10 мм повод: подходящ за специални конструкции, които се нуждаят от по-бързо вертикално движение

Силно{0}}натоварена ос Z: избягвайте да избирате голяма преднина само за скорост

За повечето сферични винтови приложения на 3D принтери със сферични винтове по оста Z, модели като 1204, 1605 и 2005 са по-лесни за управление и по-добре съгласувани с ниската-скорост, стабилно движение на оста Z.

Изберете типа гайка въз основа на пространството за монтаж

Гайката на сферичния винт трябва да съответства на монтажната конструкция на принтера. В много случаи проблемът не е самият винт, а дали гайката може да се монтира правилно.

За системите с Z-ос на 3D принтер често най-честият избор е фланцовата гайка. Има монтажни отвори и може да се фиксира по-лесно към повдигаща се плоча, конзола за оста Z- или структура на платформа.

Често срещаните видове ядки включват:

Повечето обикновени 3D принтери не се нуждаят от двойна гайка. Двойната гайка струва повече и заема повече място. Той е по-подходящ за висока-твърдост, ниска-луфтова реакция или промишлени повдигащи системи.

За повечето конструкции на ос Z- най-важните въпроси са: Може ли гайката да се монтира здраво? Монтажните отвори удобни ли са? Държачът на гайката достатъчно твърд ли е?

Потвърдете общата дължина и ефективния ход

Когато избирате сферичен винт, не е достатъчно да кажете: „Имам нужда от винт 500 mm“. Общата дължина на винта не е същата като използваемия ход на оста Z-.

3D принтер със сферичен винт на Z-ос трябва да вземе предвид:

• обща дължина на винта
• ефективен инсулт
• дължина с резба
• дължина на гайката
• място, заето от поддържащото звено
• пространство, заемано от съединителя
• горни и долни монтажни позиции
• действителен обхват на движение на платформата

Ако тези размери не са потвърдени предварително, винтът може да изглежда достатъчно дълъг, но след като опорният модул, съединителят и гайката са монтирани, действителният ход на оста Z- може да не е достатъчен.

За широкоформатни-форматни или персонализирани 3D принтери е по-добре първо да потвърдите максималното движение по Z-ос от структурата на машината и след това да определите общата дължина на винта и крайните размери на обработка.

Тази стъпка е особено важна за персонализирани проекти за сферични винтове по Z-ос, тъй като много 3D принтери не използват просто стандартни дължини на винтовете. Сферичният винт често трябва да съответства на рамката, позицията на двигателя, опорния модул и наличното място за монтаж.

Потвърдете крайна обработка за моторни и поддържащи модули

Крайната обработка е един от най-лесно пренебрегваните детайли при избора на сферичен винт за ос Z на 3D принтер. Той директно определя дали сферичният винт може да бъде монтиран в машината.

Обработените краища на сачмен винт обикновено трябва да съвпадат:

• стъпков двигател или серво мотор
• съединител
• поддържаща единица
• лагер
• фиксираща гайка
• монтажна плоча
• Общите детайли за обработка на края на сферичния винт включват:
• обработка на стъпаловидни валове
• диаметър на леглото на лагера
• край с резба
• жлеб за задържащ пръстен
• шпонков канал
• равна повърхност
• фаска
• обработка на дължина по поръчка

Например диаметърът на вала на двигателя, размерът на отвора на съединителя, моделът на опорния възел и вътрешният диаметър на лагера влияят върху размерите на крайната обработка. Дори ако диаметърът на винта и ходът са правилни, сферичният винт може пак да не пасне на машината, ако обработените краища не съответстват на съединителя на двигателя, опората на лагера или монтажната конструкция.

Преди да поръчате сферичен винт за Z-ос, е полезно да потвърдите:

• диаметър на вала на двигателя
• размер на съединителя
• тип поддържаща единица
• фиксиран-край и поддържана-крайна структура
• чертеж на крайна обработка
• дали също е необходим държач за гайки или опорен модул

За производителите на оборудване или купувачите на партиди способността за крайна обработка е много важна. Сферичният винт на оста AZ- не се използва самостоятелно. Той трябва да работи заедно с рамата на машината, двигателя, опорния модул, държача на гайката и линейната направляваща система.

Сачмени винтове с единична или двойна ос Z?

Дали да използвате един или два сачмено-винтови винта по оста Z- зависи главно от ширината на платформата, разпределението на натоварването и структурната стабилност.

За малък принтер може да е достатъчен един винт по оста Z-, ако платформата е тясна и натоварването е малко. Тази структура е проста, по-евтина и по-лесна за контрол.

За широка платформа, голямо отопляемо легло или тежка портална конструкция сферичните винтове с двойна Z ос могат да осигурят по-добра опора. Два винта могат да поддържат двете страни на движещата се конструкция и да намалят накланянето или неравномерното натоварване.

Двойният Z дизайн обаче не е просто въпрос на добавяне на още един винт. Основният проблем е синхронизацията. Ако двата винта не се движат заедно, едната страна на платформата може да стане по-висока от другата, което може да повлияе на качеството на печат.

Дизайнът с двойна ос Z- трябва да вземе предвид:

• един и същ модел на сферичен винт от двете страни
• еднаква монтажна височина от двете страни
• синхронизирано управление на двигателя
• връзка на ангренажен ремък, ако е необходимо
• твърда структура на платформата
• линейни направляващи релси за по-добро водене

За средни, големи или тежко{0}}натоварени 3D принтери двойните Z сферични винтове са по-често срещани. За малък принтер „Направи си сам“ обикновено не е необходимо използването на двойни сферични винтове само за да изглежда структурата по-усъвършенствана.

Заключение: Правилният сферичен винт на Z-ос е този, който пасва на машината

Осите X, Y и Z на 3D принтер имат различни изисквания за движение. Осите X и Y са главно отговорни за бързото равнинно движение, така че те обикновено използват ремъци за задвижване на движението и гладки пръти или линейни водещи релси за насочване. Оста Z отговаря за вертикалното повдигане и може да се наложи да поддържа леглото, платформата или портала, така че често използва водещ винт или сферичен винт.

За обикновени DIY 3D принтери и настолни FDM принтери водещият винт T8 е прост, достъпен и достатъчен за много приложения за повдигане по Z-ос.

За средни и големи 3D принтери, тежки отопляеми легла, Z оси с дълъг-ход, промишлено печатно оборудване или хибридни машини с ЦПУ/3D принтер, сферично-винтовият винт може да осигури по-добра товароносимост, по-плавно движение и по-стабилна дългосрочна-работа.

При избора на сферичен винт за ос Z на 3D принтер не е достатъчно да сравните само цена или диаметър. Десният сферичен винт трябва да съответства на действителната структура на машината.

Подходяща Z-оссферичен винттрябва да бъдат избрани въз основа на:

• Натоварване по оста Z-
• размер на принтера
• диаметър на сферичния винт
• сачмен винт
• тип сферична гайка
• обща дължина и ефективен ход
• обработка на края на сачмен винт
• сачмено-винтова опора и съединител
• линейна направляваща система
• дизайн с единична или двойна ос Z-

За малък и лек принтер „Направи си сам“ водещият винт може вече да е достатъчен. Ако оста Z трябва да носи по-тежка платформа, да осигури по-плавно повдигане или да работи в промишлена машина, сачмен винт става по-подходящ вариант.

Десният сферичен винт не винаги е най-големият. Това е този, който отговаря на изискванията за натоварване, ход, място за монтаж и движение на принтера.

Свържете се сега

Свързани статии:

1.Ръководство за 3D принтер със сферичен винт: Кога трябва да използвате сферични винтове в 3D принтер?

2. Какво представляват линейните релси за 3D печат?

3. Наистина ли линейните водачи са по-добри от V-колела или прътови системи за 3D принтери?

4. Линейни релси срещу линейни пръти: Коя система за движение е по-добра за CNC и 3D принтери?

Имейл:export@dlybearing.com

←Назад към блога